De zomer verandert ramen in ovens.
Je trekt de gordijnen dicht.
Het doel is simpel: stop de hitte.
Natuurkunde wordt lastig als je een tweede laag toevoegt.
Hier is het scenario.
Je laat rolgordijnen vlak tegen het glas plaatsen. Daaroverheen zitten zware gordijnen.
Eén laag houdt de helft van de energie tegen. Dat is de basislijn. De stof warmt op, absorbeert de zonnestraling en straalt die warmte vervolgens uit. Half stuitert terug uit het raam. De andere helft gaat de kamer in.
Breng nu het systeem in lagen.
Jaloezieën op het glas. Gordijnen bovenop de jaloezieën.
De algemene logica suggereert een eenvoudige vermenigvuldiging.
Als de eerste laag 50% blokkeert, laat deze 50% door. De tweede laag neemt de resterende 50% en blokkeert 50% van dat. 50% van 50% is 25%.
Dus 25% van de zonne-energie komt de kamer binnen, toch?
Fout.
De wiskunde mislukt omdat het negeert waar de hitte daadwerkelijk naartoe gaat.
Denk aan evenwicht.
Beide lagen worden heet. Beide stralen warmte uit in twee richtingen: naar buiten naar het raam en naar binnen naar de kamer.
De jaloezieën nemen de energie van de zon op. De helft reflecteert naar buiten. Half beweegt naar de gordijnen.
Maar de gordijnen zitten daar niet alleen. Ze zijn ook heet. Ze absorberen de warmte van de zonwering en van direct binnenvallend zonlicht. Ze stralen 50% van hun warmte uit. En 50% binnen.
De sleutel is niet alleen de eerste doorgang. Het is heen en weer.
De warmte die tussen de twee lagen opgesloten zit, raakt keer op keer vast en verschuift naar evenwicht.
Het antwoord ligt hoger dan 25%.
Het is eigenlijk 33%.
Een derde van de zonne-energie komt de kamer binnen.
Waarom?
Omdat de binnenste laag (de gordijnen) de helft van zijn warmte de kamer in straalt. Maar die warmte komt van de energie die door de buitenste laag gaat. Het systeem creëert een knelpunt dat een groter deel van de totale geabsorbeerde energie naar de binnenruimte dwingt dan een enkel lineair blok zou suggereren.
Geloof mijn woord niet. Teken een diagram.
Begin met 100 eenheden zonne-energie.
- Jaloezieën : Absorberen 100. Stralen 50 naar buiten, 50 naar binnen.
- Gordijnen : ontvang 50 van blinds. Absorbeer het. Nu hebben ze 50 eenheden. Ze stralen 25 naar buiten (naar de jaloezieën) en 25 naar binnen (naar de kamer).
Wachten.
Als we daar stoppen, lijkt het erop dat er 25 eenheden binnenkomen.
Maar de warmte die terug straalt van de gordijnen naar de jaloezieën, raakt de jaloezieën.
